高考物理一轮总复习 特别策划(一) 力学综合计算课件

1、特别策划(一)力学综合计算,解决动力学问题有三个基本观点，即力的观点、动量的观,点、能量的观点,一、知识回顾 1力的观点,(1)匀变速直线运动中常见的公式(或规律) 牛顿第二定律：Fma.,2动量观点,(1)恒力的冲量：IFt.,(2)动量：pmv，动量的变化pmv2mv1.,(4)动量定理：Ip，对于恒力 F合 tmv2mv1，通常研,究的对象是一个物体,(5)动量守恒定律,条件：系统不受外力或系统所受外力的合力为零；或系 统所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小得多(如碰撞问题 中的摩擦力、爆炸问题中的重力等，外力比起相互作用的内力 来小得多，可以忽略不计)；或系统所受外力的合力虽不为零，

2、 但在某个方向上的分量为零(在该方向上系统的总动量的分量 保持不变),表达式：对于两个物体有 m1v1m2v2m1v1m2v2，研究 的对象是一个系统(含两个或两个以上相互作用的物体) 3用能量观点解题的基本概念及主要关系 (1)恒力做功：WFscos，WPt.,(4)常见的功能关系,重力做功等于重力势能增量的负值 WGEp. 弹簧弹力做功等于弹性势能增量的负值 W弹Ep.,有相对滑动时，系统克服滑动摩擦力做的功等于系统产生,的内能，即 Qf s相对,(5)机械能守恒：只有重力或系统内的弹力做功时系统的总的 机械能保持不变表达式有 Ek1Ep1Ek2Ep2、Ek增Ep减、 EA增EB减 ,(6

3、)能量守恒：能量守恒定律是自然界中普遍适用的基本规律,二、力学规律的选用原则,1研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系,时，一般用力的观点解题,2研究某一个物体受到力的持续作用而发生运动状态改变 时，如果涉及时间的问题一般用动量定理，如果涉及位移问题 往往用动能定理,3若研究的对象为多个物体组成的系统，且它们之间有相 互作用，一般用动量守恒定律和能量守恒定律去解决问题,提示：在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时， 由于它们作用时间都极短，故动量守恒定律一般能派上大用场， 但须注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量 之间的转化在涉及相对位移问题时，优先考虑能量守恒定

4、律， 即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，也 等于系统增加的内能,一、力的观点与动量观点结合,【例 1】如图 T11 所示，长 12 m、质量为 50 kg 的木板 右端有一立柱，木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩因 数为 0.1，质量为 50 kg 的人立于木板左端，木板与人均静止， 当人以 4 m/s2 的加速度匀加速向右奔跑至板右端时立即抱住木 柱，(取 g10 m/s2)试求：,(1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小,(2)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间,(3)人抱住木柱后，木板向什么方向滑动？还能滑行多远的,距离？,图 T11,解：(1)人相对木板奔跑时，

5、设人的质量为 m，加速度为 a1， 木板的质量为 M，加速度大小为 a2，人与木板间的摩擦力为 f， 根据牛顿第二定律，对人有,fma1200 N.,(2)设人从木板左端开始跑到右端的时间为 t，对木板受力 分析可知 f(Mm)gMa2,(3)当人奔跑至右端时，人的速度 v1a1t8 m/s，木板的速 度 v2a2t4 m/s；人抱住木柱的过程中，系统所受的合外力远,小于相互作用的内力，满足动量守恒条件，有,mv1Mv2(mM)v (其中 v 为两者共同速度),代入数据得 v2 m/s，方向与人原来运动方向一致 以后两者以 v2 m/s 为初速度向右做减速滑动，其加速度,备考策略：用力的观点解

6、题时，要认真分析物体受力及运,动状态的变化，关键是求出加速度,二、动量观点与能量观点综合,【例 2】如图 T12 所示，坡道顶端距水平面高度为 h，质 量为 m1 的小物块 A 从坡道顶端由静止滑下，在进入水平面上的 滑道时无机械能损失，为使 A 制动，将轻弹簧的一端固定在水 平滑道延长线 M 处的墙上，另一端与质量为 m2 的挡板 B 相连， 弹簧处于原长时，B 恰位于滑道的末端 O 点A 与 B 碰撞时间 极短，碰后结合在一起共同压缩弹簧，已知在 OM 段 A、B 与 水平面间动摩擦因数均为，其余各处的摩擦不计，重力加速度 为 g，求：,(1)物块 A 在与挡板 B 碰撞前瞬间速度 v 的

7、大小,(2)弹簧最大压缩量为 d 时的弹性势能 Ep(设弹簧处于原长,时弹性势能为零),图 T12,解：(1)物块 A 在坡道上滑行时只有重力做功，满足机械能,接着 A、B 一起压缩弹簧到最短，在此过程中 A、B 克服 摩擦力所做的功 W(m1m2)gd 由能量守恒定律可得,1 2,(m1m2)v2Ep(m1m2)gd,(2)A、B 在水平道上碰撞时内力远大于外力，A、B 组成的,系统动量守恒，有 m1v(m1m2)v,备考策略：有关弹簧的弹性势能，由于教材中没有给出公 式，因此一般只能通过能量的转化和守恒定律来计算能量守 恒定律是自然界普遍遵守的规律，用此观点求解的力学问题可 以收到事半功倍

8、的效果，认真分析题中事实实现了哪些能量的 转化和转移，否则可能会前功尽弃,【例 3】如图 T13 所示，在光滑的水平面上有一质量为 m、长度为 l 的小车，小车左端有一质量也是 m 可视为质点的 物块，车子的右壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧 长度与车长相比可忽略)，物块与小车间滑动摩擦因数为，整 个系统处于静止状态现在给物块一个水平向右的初速度 v0，,物块刚好能与小车右壁的弹簧接触，此时弹簧锁定瞬间解除， 当物块再回到左端时，恰与小车相对静止求：,(1)物块的初速度 v0 及解除锁定前小车相对地运动的位移 (2)求弹簧解除锁定瞬间物块和小车的速度分别为多少？,解：(1)物块在小车

9、上运动到右壁时，设小车与物块的共同 速度为v，由动量守恒定律得mv02mv，由能量关系有mgl,图 T13,(2)弹簧解除锁定的瞬间，设小车的速度为 v1，物块速度为 v2，最终速度与小车静止时，共同速度为 v，由动量守恒定律 得 2mvmv1mv22mv，由能量关系有,备考策略：弹簧锁定意味着储存弹性势能能量，解除锁定 意味着释放弹性势能能量求解物理问题，有时需要根据结果 和物理事实，作出正确判断，确定取舍用数学知识求解物理 问题是考生应当具有的一项能力在求解一些物理问题时往往 要用到有关的数学知识，如：数列求和、不等式求解、极值讨 论等等，正确求解这类问题必须以较好的数学知识为前提对 于多

10、物体系统只要认真分析每一个物体受力情况和运动情况， 抓住相关联的运动状态，问题仍然很容易解决,三、三种观点综合应用,【例 4】对于两物体碰撞前后速度在同一直线上，且无机 械能损失的碰撞过程，可以简化为如下模型：A、B 两物体位于 光滑水平面上，仅限于沿同一直线运动当它们之间的距离大 于等于某一定值 d 时，相互作用力为零，当它们之间的距离小 于 d 时，存在大小恒为 F 的斥力设 A 物体质量 m11.0 kg， 开始时静止在直线上某点；B 物体质量 m23.0 kg，以速度 v0 从远处沿直线向 A 运动，如图 T14 所示若 d0.10 m，F 0.60 N，v00.20 m/s，求：,(

11、1)相互作用过程中 A、B 加速度的大小；,(2)从开始相互作用到 A、B 间的距离最小时，系统(物体组),动能的减少量；,(3)A、B 间的最小距离,图 T14,解：(1)由牛顿运动定律可知，相互作用过程中 A、B 加速 度的大小分别为,a1,F m1,0.60 m/s2，a2,F m2,0.20 m/s2.,(2)A、B 间距离最小时，两者速度相同，全过程满足动量守 恒的条件，故有 m2v0(m1m2)v,所以v,m1m2,0.15 m/s.,m2v0,备考策略：理论联系实际，用物理知识综合解决所遇问题 是高考的一种趋势在处理有关问题时，为了方便需要忽略问 题中的次要因素，突出主要因素，作

12、恰当地简化，建立与所学 知识间的联系，最终达到解决问题的目的本题对实际问题的 处理有较好的示范作用对物理问题进行逻辑推理得出正确结 论和作出正确判断，并把推导过程正确地表达出来，体现了对 推理能力的考查，希望考生注意这方面的训练,1有一传送装置如图 T15 所示，水平放置的传送带保持 以 v2 m/s 的速度向右匀速运动传送带两端之间的距离 L 10 m，现有一物件以 v04 m/s 的初速度从左端滑上传送带，物 件与传送带之间的动摩擦因数0.2.求物件从传送带的左端运 动到右端所用的时间 (取 g10 m/s2),图 T15,2一个质量 m60 kg 的滑雪运动员从高 h20 m 的高台 上

13、水平滑出，落在水平地面上的 B 点，由于落地时有机械能损,失，落地后只有大小为 10,m/s 的水平速度，滑行到 C 点后静,止，如图 T16 所示已知 A 与 B、B 与 C 之间的水平距离 s130 m、s240 m，g10 m/s2，不计空气阻力求： (1)滑雪运动员在水平面 BC 上受到的阻力大小 f. (2)平抛运动的初速度,(3)落地时损失的机械能E.,图 T16,3如图 T17 所示，质量 M0.2 kg 的长木板静止在水平 面上，长木板与水平面间的动摩擦因数20.1，现有一质量为 m0.2 kg 的滑块，以 v01.2 m/s 的速度滑上长板的左端，小 滑块与长木板间的动摩擦因

14、数10.4，滑块最终没有滑离长木 板，求滑块从开始滑上长木板到最后相对于地面静止下来的过 程中，滑块滑行的距离是多少(以地球为参考系，取 g10 m/s2),图 T17,解：滑块滑上长木板后，滑块做匀减速运动，长木板做匀 加速运动直到速度相同为止，以后整体再做匀减速运动至速度,4质量为 M 的小物块 A 静止在离地面高 h 的水平桌面的 边缘，质量为 m 的小物块 B 沿桌面向 A 运动并以速度 v0 与之 发生正碰(碰撞时间极短)碰后 A 离开桌面，其落地点离出发 点的水平距离为 L，碰后 B 反向运动，求 B 后退的距离已知 B 与桌面间的动摩擦因数为，重力加速度为 g.,5如图 T18，

15、长木板 ab 的 b 端固定一挡板，木板连同 挡板的质量为 M4.0 kg，a、b 间距离 s2.0 m木板位于光 滑水平面上在木板 a 端有一小物块，其质量 m1.0 kg，小物 块与木板间的动摩擦因数0.10，它们都处于静止状态现令 小物块以初速度 v04.0 m/s 沿木板向前滑动，直到和挡板相撞 碰撞后，小物块恰好回到 a 端而不脱离木板求碰撞过程中损 失的机械能,图 T18,解：物块在长木板上向右滑行时做减速运动，长木板做加 速运动，碰撞时物块再传递一部分能量给长木板，以后长木板 减速，物块加速直到速度相同为止设木块和物块最后共同的,速度为 v，由动量守恒定律得,mv0(mM)v,设全过程损失的机械能为E，则,6质量为 m1 kg 的小木块(可视为质点)放在质量为 M 5 kg 的长木板上的左端，如图 T19 所示，长木板放在光滑水 平桌面上，小木块与长木板间的动摩擦因数0.1，长木板的 长度为 L2 m，现要使小木块从长木板的右端脱离出来，给小 木块施加水平向右的恒力 F 作用 2 s，则 F 至少为多大(取 g 10 m/s2)?,图 T19,解：在力 F 作用 2 s 时间内，小木块的加速度为,7如图 T110 所